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金属及其复合材料的开发研制与应用,常常要求有效地控制及准确地测定其中的碳硫含量。金属材料中碳主要以游离碳,固溶碳和化合碳等形式存在,还有气态碳和表面保护的渗碳及涂敷的有机碳等。
基于红外吸收法发展出的燃烧红外吸收法是属于碳(和硫)定量分析专用方法。
其原理是将试样在氧气流中燃烧,生成CO2,在一定压力下,CO2吸收红外线的能量与其浓度成正比,因此测出CO2气体流经红外吸收器前后的能量变化,则可计算出含碳量。
该法优点是定量准确,干扰项较少。适合对碳含量准确度有较高要求,且生产中有足够时间进行检测的用户。
元素在受到热或电激发时,会由基态跃迁到激发态,而激发态会自发地返回到基态。在由激发态返回到基态的过程中,会释放每种元素的特征谱线,根据特征谱线的强度可以测定出其含量。
在冶金行业,由于生产的急迫性,需要在很短的时间内分析出炉水内所有主要元素的含量,而不仅仅是碳含量。火花直读发射光谱仪由于能够快速得到稳定的结果,所以成为该行业的首选。但该法对于样品制备有特定要求。
火花光谱法分析碳素钢线状样品时,须严格加工处理好样品并使用小样品分析夹具将样品“直立”或“平躺”放在火花台上进行分析,以提高分析的精密度。
② 燃烧放出的二氧化碳气体被乙醇-乙醇胺溶液吸收,二氧化碳与乙醇胺反应生成比较稳定的2-羟基乙基胺羧酸。
火焰原子化检测器与气相色谱联用,将样品在氢气中加热,然后使用火焰原子化检测器-气相色谱法检测放出的气体(如CH4和CO)。有用户使用该法测试高纯铁中微量的碳,含量为4μg/g,分析时间为50min。
在精炼钢时,常要实时控制真空炉内熔融钢中的碳含量,有冶金行业的学者介绍过利用废气的信息估计碳浓度的实例:利用真空脱碳过程中真空容器中氧气的消耗量、浓度和氧气、氩气的流速估计了熔融钢中碳的含量。。
还有用户研制出快速测定熔融钢中痕量碳的方法和相关仪器装置:把载气鼓入熔融钢中,从载气中已被氧化的碳来估计熔融钢中碳的含量。
类似的在线分析方法适用于炼钢生产过程中的质量管理与性能控制。
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